染料重金屬廢水處理研究的文獻綜述去除受污染水域中的重金屬離子是目前最困難和最具有挑戰(zhàn)性的任務。因此，最好在將廢水向水資源排放之前，就對廢水中所含的重金屬進行凈化和去除。去除重金屬離子污染物的效率取決于水或廢水處理技術?；瘜W沉淀法、混凝-絮凝法、離子交換法、膜分離法和吸附法都是比較常見的處理技術。然而，它們也有其固有的優(yōu)點和局限性。1化學沉淀法化學沉淀是一種用于去除重金屬的有效技術，主要用于處理造紙生產(chǎn)和電鍍工業(yè)的排放廢水。在處理過程中，一些沉淀劑被投入至廢水中與廢水中的重金屬發(fā)生沉淀反應，形成沉淀，其中石灰因為可用性較強又成本低廉，被用作最常用的沉淀劑[24]。通過這種反應，金屬可以通過沉淀，自然分離后被去除。通過優(yōu)化pH值、溫度、初始濃度和離子電荷等參數(shù)，可提高去除能力和效率?；瘜W沉淀去除重金屬的機制如式（1-1）所示。 M2++2(OH)其中M2+為金屬離子，OH?為沉淀劑，M(OH)2為產(chǎn)生的沉淀。在氫氧化物沉淀過程中使用混凝劑可提高過濾或沉淀對重金屬的去除效果。另一方面，金屬硫化物沉淀也屬于化學沉淀法的一種，這種方法產(chǎn)生的污泥通過重力沉降或過濾去除。由于硫化物離子和H2S的毒性，該工藝需要預處理和后處理，此外還需要精確控制試劑的添加。因此，化學沉淀法雖然投資成本低，操作簡單，易于自動化，在pH為堿性條件（9-11）時，處理效果最好，但這也意味著在進行化學沉淀處理前還需適當調(diào)節(jié)廢水pH，增加了技術成本，在沉淀反應過程中，不僅需要大量的化學物質(zhì)將重金屬降低到可接受的放電水平，金屬沉淀速度緩慢，沉降效果差，還會在反應結束后產(chǎn)生大量需要進一步處理的有毒化合物的污泥，不符合綠色經(jīng)濟的理念[24,25]?；瘜W沉淀法也不適用于低濃度重金屬廢水的處理，限制了其在染料復合廢水的應用[26]。2混凝-絮凝法凝固-絮凝法是去除重金屬的高效物理化學方法[27]。在第一階段，通過添加混凝劑使膠體顆粒不穩(wěn)定，導致混凝沉降，為了增大粒徑，不穩(wěn)定的顆粒先絮凝成較大的顆粒，該技術能有效減少濁度、NOM和其他廢水污染物[28]。最廣泛使用的混凝劑有硫酸鋁、硫酸鐵、聚合氯化鋁（PACl）、聚合硫酸鐵（PFS）和聚丙烯酰胺（PAM）[29]。在第二階段，絮凝體在溫和攪動下凝聚，沉淀，然后作為污泥處置。由于其多功能性，該工藝可作為前處理、后處理或主要廢水處理?；炷?絮凝法產(chǎn)生的污泥易于沉降和脫水，比較經(jīng)濟，但由于化學物質(zhì)的消耗較大，重金屬去除不完全，運行成本較高?；炷?絮凝法產(chǎn)生的大量的污泥可能阻礙其作為全球污水處理技術的采用，這可以歸因于有毒污泥必須轉化為穩(wěn)定的產(chǎn)品，以防止重金屬泄漏到環(huán)境[30]。3離子交換法在離子交換過程中，不溶性物質(zhì)（樹脂）從電解質(zhì)溶液中除去離子，并以化學當量的量釋放出相同電荷的其他離子，而且該過程中樹脂的結構不會發(fā)生任何變化[31]。最常見的離子交換材料是合成有機樹脂，無機三維基質(zhì)和新一代混合材料[32]。使用足夠的離子交換樹脂可以為污染控制要求提供有效且經(jīng)濟的解決方案[33]。離子交換完畢，可分離裝載的樹脂，用合適的試劑洗脫可以回收更濃的金屬。金屬離子去除過程中發(fā)生的物理化學相互作用可以用式（2-2）表示[31]: nRSO3樹脂溶液樹脂溶液其中RSO3-和Mn+表示附著在離子交換樹脂的陰離子基團和金屬陽離子，而n是反應組分的系數(shù)，取決于金屬離子的氧化狀態(tài)。離子交換法處理效率高，反應時間短，可有效處理無機污染廢水，且較化學沉淀法和混凝-絮凝法來說不會產(chǎn)生污泥，方便清理，低成本的材料和樹脂均可以重新再生。但是它們的性能具有高度特異性，樹脂不適用于所有重金屬；離子交換體系對溶液的pH高度敏感，且在離子交換處理之前必須強制對廢水進行預處理，投資和運營成本高[34,35]。4膜分離法膜分離技術所用的膜簡而言之就是一種屏障，它允許所選組化合物通過的同時又能阻擋其他化合物的通過。該技術可用于懸浮固體，有機和無機污染物的去除[36]。根據(jù)它的制造材料，膜被歸類為有機（由合成有機聚合物制成，例如聚乙烯或醋酸纖維素）或無機（陶瓷，金屬，沸石，二氧化硅等）[37]。膜過程可以根據(jù)其驅(qū)動力進行分類：由低壓（微濾（MF），超濾（UF），蒸餾）驅(qū)動，由高壓（納米濾窩（NF）和反滲透（RO））和通過滲透壓（例如，直接滲透（FO），電滲析（ED）和液體膜（LM））[38]。其中MF，UF，NF和RO是比較常用的方法，但這些方法在去除過程中需考慮孔的尺寸和分布，表面電荷，親水程度，溶液的流動和官能團等因素[38]。以RO為例，RO膜可以除去高達99％的金屬和金屬離子，它不僅可以用來處理廢水，還可以凈化其他類型的水（如地下水[39]）。去除效率高是普遍膜分離技術的優(yōu)點，在膜分離過程中，無需化學添加劑，無涉及相變，無二次污染，整個環(huán)節(jié)又節(jié)省能源又環(huán)保，但它仍受尺寸或空間、充電排斥效應的限制，工藝復雜，還會因為在產(chǎn)生膜污垢，滲透通量降低的同時還會對膜造成污染，需要不時更換膜而增加運營成本[40]。5吸附法吸附是去除水中重金屬的最佳方法之一。它是污染物從氣體或液體階段傳播，在固體或液體凝結相（吸附劑）上通過分子間作用力，化學反應等形成分子或原子層，以此從氣相或者液相中分離重金屬的過程[41]。由于成本低、環(huán)保、選材范圍廣、可重復使用，吸附法已廣泛應用于商業(yè)領域，關于吸附劑的制備也是廢水處理研究的熱點?；钚蕴浚ˋC）、聚合物材料、生物材料、磁性材料、農(nóng)業(yè)和工業(yè)殘留物是一些最常用的吸附劑[42]。圖1.1為這些吸附劑吸附過程的示意圖。同樣地，目前這些常用的吸附劑仍存在不足，比如在控制高效率的同時成本也隨著增高，保持高效率低成本時又缺乏回收性能。因此，開發(fā)兼具高吸附性能、低生產(chǎn)成本、可重復性利用的新型吸附劑材料仍是當前基礎研究和實際應用的重要課題。近年來，為保證低成本，農(nóng)業(yè)或工業(yè)等一些廢棄物衍生而來的吸附劑越來越受到關注，如污泥、柚子皮、稻殼、魚骨等等[43-46]，這些廢棄物不僅低成本，還更遵循保護環(huán)境、資源再利用的理念，基于此，未來越來越多的廢棄物的回收利用會成為研究關注熱點。圖1.1吸附法應用于水處理的步驟[36]Fig.1.1Stepsofadsorptionmethodapplinginwatertreatment參考文獻[1] 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